CN210347728U - 一种电子式电能表的联网控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电子式电能表的联网控制系统，包括电源单元，采样单元，主控单元和通信单元，电源单元包括电网、电池组、隔离模块和电池唤醒电路，电网通过所述隔离模块与主控单元连接，电池组通过电池唤醒电路与主控单元连接，采样单元一端与电网连接，采样单元另一端与主控单元连接，通信单元包括输入信息检测模块、NFC模块、IC模块和RS485接口，NFC模块、IC模块和RS485接口通过所述输入信息检测模块与所述主控单元连接。本实用新型能够通过在内部添加电池唤醒电路，避免使用定时器定时唤醒电池组，有效降低了电能表使用功耗，并在电能表的通信单元中添加有输入信息检测模块，能够检测电能表的输入信息，确保电能表与外部通信安全。

Description

一种电子式电能表的联网控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能电表技术领域，特别是涉及一种电子式电能表的联网控制系统。

背景技术

随着国家电网智能化电表的实施，电表作为用户和电力公司的中介平台，其作用越加重要，功能越加多样化，比如，通信功能，远程抄表功能等。目前，电表一般直接使用电网进行供电，但是在电网停电时，需要及时切换供电源，使用电表内部集成的电池组进行供电，以防电表停止工作。但目前电表采用的一般是使用定时器定时唤醒电池组工作，电池组可能因为反复的唤醒导致其损耗加大，性能降低。并且，当前的电表与外部通信时，没有集成通信验证功能，导致电表存在一定的安全隐患。

实用新型内容

基于此，有必要针对当前电表存在的电池组频繁唤醒导致功耗高以及电表通信安全问题，提供一种电子式电能表的联网控制系统，能够有效降低电能表使用功耗，并确保电能表与外部通信安全。

一种电子式电能表的联网控制系统，包括电源单元，采样单元，主控单元和通信单元，所述电源单元包括电网、电池组、隔离模块和电池唤醒电路，所述电网通过所述隔离模块与所述主控单元连接，所述电池组通过所述电池唤醒电路与所述主控单元连接，所述采样单元一端与所述电网连接，所述采样单元另一端与所述主控单元连接，所述通信单元包括输入信息检测模块、NFC模块、IC模块和RS485接口，所述NFC模块、IC模块和RS485接口通过所述输入信息检测模块与所述主控单元连接。

优选的，所述电池唤醒电路包括电阻R1～R3、电容C1、三极管Q1、MOS管Q2和稳压器U1，所述电阻R1和电容C1并联组成阻容电路，所述阻容电路一端连接在所述主控单元和三极管Q1的基极之间，所述阻容电路另一端接地，所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R2后接地，所述三极管Q1的集电极与所述MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q2的源极与所述电池组连接，所述电阻R3连接在所述MOS管Q2的源极和栅极之间，所述MOS管Q2的漏极与所述稳压器U1连接。

优选的，所述隔离模块由整流桥、滤波单元、降压单元和稳压单元依次连接组成。

优选的，所述RS485接口用于连接屏蔽双绞线。

优选的，所述主控单元包括电能计量芯片和MCU，所述电能计量芯片连接在所述采样单元和所述MCU之间，所述MCU另一端连接有通信单元。

优选的，所述电能计量芯片为CS5463，所述MCU为80C52。

本实用新型的有益之处在于：1、本实用新型设计的电子式电能表集成了电池唤醒电路和输入信息检测模块，避免电能表主控单元多次唤醒电池组，降低电池组能耗，并且还能对输入电能表的通信信息进行验证，实现了对电表用户身份和后台监控身份的检验，提高了电表的信息安全和可靠性。

附图说明

图1为其中一实施例一种电子式电能表的联网控制系统电路结构框图；

图2为图1中电池唤醒电路图；

图3为图1中隔离模块电路结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一种电子式电能表的联网控制系统，包括电源单元1，采样单元2，主控单元3和通信单元4，所述电源单元1包括电网11、电池组12、隔离模块13和电池唤醒电路14，所述电网11通过所述隔离模块13与所述主控单元3连接，所述电池组12通过所述电池唤醒电路13与所述主控单元3连接，所述采样单元2一端与所述电网11连接，所述采样单元2另一端与所述主控单元3连接，所述通信单元4包括输入信息检测模块41、NFC模块42、IC模块43和RS485接口44，所述NFC模块42、IC模块43和RS485接口44通过所述输入信息检测模块41与所述主控单元3连接。

具体的，采用单元2使用的是电流互感器和电压互感器进行采样，采集电网11上的电压和电流信息，并将该信息转换成脉冲信号发送给主控单元3，由主控单元3将该模拟电信号转换成数字信号储存以及通过通信单元4上传到后台监控以及用户接收端。其中，通信单元4包括输入信息检测模块41、NFC模块42、IC模块43和RS485接口44，当用户需要了解用电信息时，需要使用带有NFC发射功能的设备，如带有NFC功能的智能手机，与NFC模块42建立通信通道，发送一个对电表的申请访问的数字签名信息，输入信息检测模块41对该数字签名信息进行验证，验证通过后，再由主控单元3通过NFC模块将用电信息发送给智能手机端，用户进而获得用电信息。类似的，IC模块43以及RS485接口与外部通信时，同样需要经过输入信息检测模块41后，主控单元3才会发送用电信息给到后台，进而提高电表通信的可靠性和安全性，避免除用户及电力公司管控人员以外的人员获取电表信息。进一步的，所述RS485接口44上通过屏蔽双绞线与后台监控连接，双绞线传输距离远，抗干扰能力强，可靠性强。另外，电源单元1包括电网11、电池组12、隔离模块13和电池唤醒电路14，一般情况下，由电网11为主控单元3和通信单元4供电，电网11停电时，主控单元3通过采用单元2获得信息，并发送一个唤醒信号给到电池唤醒电路14，电池组12开始供电，避免使用定时器定时唤醒电池组12，降低电表功耗，更加节能。

如图2所示，所述电池唤醒电路14包括电阻R1～R3、电容C1、三极管Q1、MOS管Q2和稳压器U1，所述电阻R1和电容C1并联组成阻容电路141，所述阻容电路一端连接在所述主控单元3和三极管Q1的基极之间，所述阻容电路另一端接地，所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R2后接地，所述三极管Q1的集电极与所述MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q2的源极与所述电池组12连接，所述电阻R3连接在所述MOS管Q2的源极和栅极之间，所述MOS管Q2的漏极与所述稳压器U1连接。具体的，主控单元3通过采样单元2获得电网11掉电信息后，发送一个唤醒信号给到三极管Q1的基极，三极管Q1导通，MOS管Q2随之导通，电池组12进而通过MOS管Q2和稳压器U1对外供电。

如图3所示，所述隔离模块13由整流桥131、滤波单元132、降压单元133和稳压单元134依次连接组成。具体的，电网11是高压交流电，经过整流桥131获得直流电，直流电经过滤波单元132、降压单元133和稳压单元134后可以直接供给主控单元3和通信单元4。

如图1所示，所述主控单元3包括电能计量芯片31和MCU32，所述电能计量芯片31连接在所述采样单元2和所述MCU32之间，所述MCU32另一端连接有通信单元4，所述电能计量芯片31为CS5463，所述MCU32为80C52。具体的，电网11上的大电压和大电流信号经过采样单元2上的电压和电流互感器后，变为小电压和电流信号，然后经过电能计量芯片31功率换算为对应的数字信号，经过串口发送给MCU32，由MCU32将该用电信息通过通信单元4发送给外部设备。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电子式电能表的联网控制系统，包括电源单元，采样单元，主控单元和通信单元，其特征在于：所述电源单元包括电网、电池组、隔离模块和电池唤醒电路，所述电网通过所述隔离模块与所述主控单元连接，所述电池组通过所述电池唤醒电路与所述主控单元连接，所述采样单元一端与所述电网连接，所述采样单元另一端与所述主控单元连接，所述通信单元包括输入信息检测模块、NFC模块、IC模块和RS485接口，所述NFC模块、IC模块和RS485接口通过所述输入信息检测模块与所述主控单元连接。

2.如权利要求1所述的一种电子式电能表的联网控制系统，其特征在于：所述电池唤醒电路包括电阻R1～R3、电容C1、三极管Q1、MOS管Q2和稳压器U1，所述电阻R1和电容C1并联组成阻容电路，所述阻容电路一端连接在所述主控单元和三极管Q1的基极之间，所述阻容电路另一端接地，所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R2后接地，所述三极管Q1的集电极与所述MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q2的源极与所述电池组连接，所述电阻R3连接在所述MOS管Q2的源极和栅极之间，所述MOS管Q2的漏极与所述稳压器U1连接。

3.如权利要求2所述的一种电子式电能表的联网控制系统，其特征在于：所述隔离模块由整流桥、滤波单元、降压单元和稳压单元依次连接组成。

4.如权利要求3所述的一种电子式电能表的联网控制系统，其特征在于：所述RS485接口用于连接屏蔽双绞线。

5.如权利要求1所述的一种电子式电能表的联网控制系统，其特征在于：所述主控单元包括电能计量芯片和MCU，所述电能计量芯片连接在所述采样单元和所述MCU之间，所述MCU另一端连接有通信单元。

6.如权利要求5所述的一种电子式电能表的联网控制系统，其特征在于：所述电能计量芯片为CS5463，所述MCU为80C52。

Images